XXXX大学课程设计专用纸 成绩评定表
学生姓名 专 业 班级学号 课程设计题目 多寄存器减法\\右移位\\输入输出\\转移指令实验计算机设计 评 语 组长签字： 成绩 日期 年 月 日
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课程设计任务书
学 院 学生姓名 课程设计题目 专 业 班级学号 多寄存器减法\\右移位\\输入输出\\转移指令实验计算机设计 实践教学要求与任务: 利用EL-JY-II型计算机组成原理实验仪提供的硬件资源，通过设计（包括整机结构设计、指令设计、微程序设计、微指令设计、调试程序设计等）、组装、调试三个步骤完成一台微程序控制的复杂实验计算机的设计。具体要求如下： 1、 掌握实验计算机的整机结构。熟悉实验计算机的组装和调试方法。 2、 设计如下几条机器指令的格式，指令格式可以采用单字长或双字长设计。 算术减法运算指令：SUB rs，rd （功能rs - rd -> rd） 输入输出指令：IN #DATA，rd （功能DATA -> rd） OUT Ri （功能Ri的值 -> LED输出） 右移位运算指令：RRC rs，rd（ 功能rs的值带进位循环右移一位-> rd） 转移指令： JMP ADDR （功能ADDR -> PC） 3、 设计微指令的格式, 编写上述每条机器指令所对应的微程序，并上机调试。 4、通过如下程序的编写调试，验收机器指令、微指令、微程序的设计结果。 IN #data，R0 IN #data，R2 SUB R0，R2 RRC R2, R0 OUT R0 JMP 00H 工作计划与进度安排: 第17周：布置课程设计任务，查阅资料，分组设计，实验室组装与调试。 第20周：调试，验收，答辩，编写课程设计报告。 指导教师： 年 月 日
专业负责人： 年 月 日 学院教学副院长： 年 月 日 1
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目 录
1 设计目的 ..................................................................................................................................... 3 2 设计内容 ..................................................................................................................................... 3 3 实验计算机的设计 ..................................................................................................................... 3
3.1 整机逻辑框图设计 .......................................................................................................... 3 3.2 指令系统的设计 .............................................................................................................. 5 3.3 微操作控制部件设计 ...................................................................................................... 5
3.3.1 微指令编码格式设计 ........................................................................................... 5 3.3.2 微操作控制信号设计 ........................................................................................... 6 3.4 微程序设计 ........................................................................................................................ 8
3.4.1 指令对应的微程序流程图 ................................................................................... 8 3.4.2 微程序中各微指令二进制编码与16进制编码 ................................................... 8 3.5 微程序顺序控制方式设计 ............................................................................................ 10
3.5.1 微程序入口地址形成方法 ................................................................................. 10 3.5.2 控存下地址确定方法 ......................................................................................... 10 3.5.3 每段微程序在控存中的存放位置 ..................................................................... 11 3.6 编写调试程序 ................................................................................................................ 12
3.6.1 机器指令程序设计内容如下 ............................................................................. 12 3.6.2 每条指令所对应的机器码 ................................................................................. 12 3.6.3 程序在内存中的存放位置 ................................................................................. 12
4 实验计算机的组装 ................................................................................................................... 13 5 实验计算机的调试 ................................................................................................................... 13
5.1 调试前准备 .................................................................................................................... 13 5.2 程序调试过程 ................................................................................................................ 14 5.3 调试结果 ........................................................................................................................ 15 5.4 出错和故障分析 ............................................................................................................ 17
5.4.1 出错分析 ............................................................................................................. 17 5.4.2 故障分析查找 ..................................................................................................... 17 5.4.3 确认是否属故障 ................................................................................................. 17 5.4.4 正确判断故障原因 ............................................................................................. 18
6 心得体会 ................................................................................................................................... 18 7 参考文献 ................................................................................................................................... 19
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1 设计目的
1、组成一个复杂的计算机整机系统—模型机，输入程序并运行； 2、了解微程序控制器是如何控制模型机运行的，掌握整机动态工作过程; 3、定义几条机器指令，编写相应微程序并具体上机调试.
4、完成多寄存器算术减法\\右移位\\输入输出\\转移指令实验计算机设计。
2 设计内容
利用EL-JY-II型计算机组成原理实验仪提供的硬件资源，通过设计（包括整机结构设计、指令设计、微程序设计、微指令设计、调试程序设计等）、组装、调试三个步骤完成台微程序控制的简单实验计算机的研制。
完成多寄存器算术减法\\右移位\\输入输出\\转移指令实验计算机设计。
3 实验计算机的设计
3.1 整机逻辑框图设计
（1）模型机是由运算器，控制器，存储器，输入设备，输出设备五大部分组成。 ①运算器又是有299，74LS181完成控制信号功能的算逻部件，暂存器LDR1，LDR2，及三个通用寄存器，R0,R1，R2等组成。
②控制器由程序计数器PC、指令寄存器、地址寄存器、时序电路、控制存储器及相应的译码电路组成。
③存储器RAM是通过CE和W/R两个微命令来完成数据和程序的的存放功能的。 ④输出设备有两位LED数码管和W/R控制完成的。 （2）计算机由基板和CPU板两部分组成：
①基板：本部分是8位机和16位机的公共部分，包括以下几个部分：数据输入输出、显示及监控，脉冲源及时序电路，数据和地址总线，外设控制电路，单片机控制电路和键盘操作部分，与PC机通讯的接口，主存器和电源，CPLD实验板，自由实验区。
②CPU板：本板分为8位机和16位机两种，除数据字长分为8位和16位外，都包括
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以下部分：微程序控制器，运算器，寄存器堆，程序计数器，指令寄存器，指令译码电路，地址寄存器，数据，地址和控制总线。
运算器部分：由算术逻辑单元ALU 74LS181（U29、U30）、暂存器74LS273（U27、U28）、三态门74LS244（U31）和进位控制电路GAL芯片（U32）等组成。
存储器部分：由静态存储器1片6116（2K×8）构成。其数据线D0~D7接到数据总线，地址线A0~A7由地址锁存器（74LS273）给出。黄色地址显示灯MA7-MA0与地址总线相连，显示地址总线的内容。数据经三态门（74LS245）连至数据总线，分时给出地址和数据。
M S1 S0 数据总线(D_BUS) 74299 LPC 299-G 程序计数器PC ALU-G LOAD PC-G
M CN ALU S3S2S1S0 数据暂存器LT1 数据暂存器LT2 LAR 地址寄存器AR 地址总线（ADDR_BUS）
LDR1 LDR2 存储器 READ
(MEM) WRITE 寄存器R0 寄存器R1 寄存器R2 微控器 脉冲源及时序 LR0 R0G LR1 R1G LR2 R2G 指令寄存器IR
C-G LDIR 输入设备 W/R 控制门 输出设备 数据 LED-G 控制信号
图3.1 模型机结构框图
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计算机组成原理课程设计_报告全套
